建筑節能設計淺析

陳朝霞

（中鐵工程設計院有限公司民用分院，北京 100038）

目前，我國正積極倡導節約能源，可持續發展。建設節能型建筑將成為今后城市建設的重點發展方向，建筑節能設計也越來越引起建筑設計人員的重視。如何在建筑設計中更好地合理利用自然能源并不斷提高能源利用效率，是建筑師需要探討的課題。

1 規劃與節能設計

在以往的規劃設計中，設計人考慮的往往是日照間距、容積率及建筑與周邊環境協調等問題，而很少從節能的角度來指導設計，節能設計只有在建筑單體設計階段才有所重視，從而產生了許多單體設計難以解決的問題。所以，提倡建筑節能首先應該重視規劃節能。

規劃節能是指在規劃設計中充分考慮建筑與外部環境的關系，充分利用自然資源，實現從總體上為建筑節能創造先決條件的設計方法；其中，規劃節能對于居住建筑尤為重要。

影響居住區氣候環境及建筑舒適性最主要的兩個因素是太陽輻射和空氣流動（即風流）。因此，通過降低太陽輻射、增強建筑的自然通風是規劃節能的主要方向。建筑朝向、建筑間距、建筑群體規劃布局和建筑體型系數將是規劃節能設計的重點。

（1）建筑的日照和主要朝向選擇的原則是夏季能利用主導風向自然通風并防止太陽輻射（我國大部分地區以南北向或接近南北向布局為宜），冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向，綜合考慮采光、通風、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。

（2）建筑的間距應在滿足當地規劃部門的日照間距要求上適當加大。增加建筑物之間的間距有利于居住區內的空氣流動，從而使建筑物與空氣的熱交換增加，有效降低建筑物的溫度，從而降低建筑能耗。

（3）建筑群體的規劃布局應充分考慮建筑群整體的節能效果，以有利于居住區內的自然通風。建筑群規劃應確保“風道”的通暢；建筑物的排布應遵循南小北大、南低北高的原則，可以最大限度地滿足夏季自然風的穿越和冬季北面高大建筑物阻擋寒冷的西北風的侵襲，較好的適應氣候的變化。

（4）合理控制體型系數。體形系數指建筑物與室外大氣接觸的外表面積和其所包圍的體積之比值。單位建筑空間的外表面積越大，體形系數越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考慮節能設計中，建筑平面外形設計不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多而提高體形系數，增加能耗。

2 建筑單體細部構造與節能設計

在建筑物的能耗中，外墻占50%，門窗占30%～40%，屋面占10%～20%，因此，建筑物單體的節能構造設計，主要是在滿足其作為建筑的基本組成部分的要求之外，通過對各部位（如墻體、門窗、屋面）的造型、結構、材料等加以進一步設計研究如何降低能耗，以達到節能和改善室內微氣候環境的效果。

2.1 外墻體的節能設計

墻體是建筑外圍護結構的主體，其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。多年來，我國建筑墻體一般采用單一材料，如空心砌塊墻體、加氣混凝土墻體等。單一材料導熱系數大，已不能滿足建筑節能的需求，新型復合墻體應運而生。復合墻體主要通過在墻體主體結構的基礎上，增加一層或幾層復合的絕熱保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復合墻體很好地發揮了兩種材料的長處，既不會使墻體過厚，又能承重，保溫效果又好，我國要達到節能50%的要求，除部分采用加厚的加氣混凝土單一墻體外，使用復合墻體將是大勢所趨。墻體保溫包括內保溫復合墻體、外保溫復合墻體、夾芯復合墻體等；內保溫復合墻體由于熱橋對保溫的影響較大，國內已開始限制使用，外保溫復合墻體由于受室外溫度波動影響小，有利于主體結構保護和避免冷（熱）橋的產生，因而外墻外保溫的效果明顯高于內保溫。因此，在節能的前提下，應進一步推廣空心磚墻及其復合墻體技術。

2.2 門窗的節能設計

外墻玻璃門窗是阻擋夏季太陽輻射熱進入室內和冬季室內熱量散失的最薄弱環節，其能耗是同面積墻體的4倍、屋頂的5倍，對建筑能耗影響較大。所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，采用適當的窗墻面積比；提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透量；增加外門窗遮陽設計，減少太陽能輻射熱；提高外門窗整體傳熱系數，減少傳熱量。

門窗的節能措施有：①控制建筑不同朝向的窗墻面積比，盡量減小住宅外門窗洞口的面積。②提高門窗的氣密性，減少冷空氣滲透。如設置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。③改善門窗的保溫性能，增加熱工性能。如選用多層中空或低輻射玻璃和經斷橋處理的門窗型材，同時加強窗間墻、框扇間的接縫氣密性設計。④嚴寒、寒冷地區建筑的外門宜設門斗或采取其他減少冷風滲透的措施，其他地區建筑外門也應采取保溫隔熱節能措施。⑤增加外門窗的遮陽設計（采用百葉窗簾、遮陽板），防止夏季太陽輻射熱透過玻璃門窗直接進入室內而耗能。⑥根據需要合理地組織門窗的通風換氣（加大可開啟窗扇的面積），盡量采用自然通風。

2.3 屋面的節能設計

屋頂是建筑物與室外大氣接觸的一個重要部分，夏季屋面日照時間長，太陽輻射強度大，屋頂外表面溫度最高達到60～80 ℃，頂層室內溫度受其影響會提高2～4 ℃；在冬季，屋頂對外散失熱量，又增加了室內的空調熱負荷，因此屋面的節能設計必不可少。屋面的節能措施有：①采用坡屋頂或架空隔熱屋面來提高屋面保溫隔熱性能；②采用高效保溫材料作為屋面的保溫層來提高屋面的保溫隔熱性能；③除采用倒置式屋頂面設計外，還可采用保溫隔熱屋面（如蓄水屋面、種植屋面）；④采用屋面遮陽措施（如遮陽構架、遮陽百頁、膜結構、飄板等），有效遮擋太陽直接輻射屋頂，同時也能結合立面造型，創造出有個性的建筑形象。

屋面節能措施應注意以下幾點：①屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；②屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。

3 結束語

建筑節能關系到國家資源戰略、可持續發展和環境保護，是建筑業一項重要、緊迫而又艱苦的任務，應引起廣大建筑設計人員的重視，尤其是北方地區能耗較大，推廣和使用節能建筑必將產生較好的經濟效益和社會效益。

建筑節能是一項復雜的系統工程，實施過程中涉及規劃、設計、施工、調試、運行、維修等諸多環節。作為建筑設計人員，在對建筑進行節能設計的同時我們應根據當地資源條件，因地制宜，就地取材，合理利用；應將建筑功能與藝術和技術更好地結合，使建筑設計的各個方面都能體現節能的原則，努力創造低成本、高效率的節能建筑。